Рентгеновские компьютерные томографы

Первые томографы. Томографический рисунок получают, синхронно перемещая излучатель и рентгеновскую пленку в противоположных направлениях таким образом, чтобы тени органов, лежащих вне слоя, размывались при движении, а изображение слоя оставалось четким, но такое изображение сильно «портят» различные тени соседних слоев. Применение ЭВМ и спец. математических методов позволило по серии разноракурсных одномерных сигналов синтезировать достаточно четкие двумерные изображения.

Принцип получения изображения поперечного сечения среза по серии разноракурсных одномерных сигналов на примере обнаружении полупрозрачного цилиндра в прозрачном сосуде с водой (С- сосуд с водой; ПЦ- полупрозрачный цилиндр; 1-4- условное изображение направления сканирующих рентгеновских лучей)

Интенсивность полосок (направления рентген. лучей) пропорциональна степени поглощения лучей, проходящих через сосуд с цилиндром. В соответствии с этим показано их затемнение на фотопленке. Если проявленные позитивы сложить под теми же углами, в которых действовало излучение, то получим картину похожую на изображение поперечного сечения цилиндра в банке с водой. В вычислительной томографии вместо физического наложения изображений используют математические аналоги такого суммирования и математические методы фильтрации.

В первом КТ Хаунсфилда с противоположных от исследуемого объекта сторон синхронно перемещались рентгеновский луч и детектор. Детектор все время регистрировал прошедшее через объект излучение. Затем система «излучатель-детектор» поворачивалась на несколько градусов относительно центра объекта и сканирование повторялось. Все сигналы. снимаемые с детектора, через АЦП вводились в ЭВМ, которая осуществляла синтез двумерных изображений.

КТ дают контрастную чувствительность 0,2% (у рентген. изображений около 2%) - появилась возможность регистрировать коэффициенты ослабления от воздуха до кости.

Схемы построения компьютерных томографов: И- излучатель; Клл- коллиматор; Дт- детектор; О- объект.

А- первые томографы, время исследования более 5 минут- искажения из-за перемещений объекта, а движение ЖКТ, легких и сердца- невозможно регистрировать

Б- время получение изображения до 2с и менее - путем введения линеек детекторов и веерного плоского рентгеновского луча. При использовании линейки детекторов важным условием является коллимация - направленность каждого детектора на фокус излучателя.

В- несколько сотен неподвижных детекторов с вращающейся рентгеновской трубкой (толщина среза до 2мм)

Г- системы с кольцевым набором детекторов и вращающимся излучателем.

Если в КТ тяжелое РПУ размещается отдельно от излучателя, соединяющие их кабели выполнены так. чтобы серия сканирования состояла из цикла раскручивания и скручивания питающих проводов. Системы совершают от половины до полного оборота. Иногда используют несколько неподвижных излучателей, последовательно переключаемых в процессе исследования.

Вариант схемы КТ: СП- стол пациента; ПрВр- привод вращения; Дс- дисплей; ЦПт- центральный пульт

РПУ обеспечивает импульсное питание источника РИ. Импульсы рентгеновского излучения проходят через исследуемый БО, коллиматоры (Клл) и регистрируются одновременно всеми детекторами линейки (Лдт). Сигналы с детекторов поступают в блок запоминающих устройств (3У)‚ затем последовательно считываются АЦП и поступают в ЭВМ для обработки.

В настоящее время распространены конструкции КТ, в которых относительно непрерывно вращающемся агрегата с рентгеновской трубкой непрерывно и плавно движется стол пациента. Этот способ сканирования называют винтовым, или спиральным (скорость получения более пяти изображений в секунду). Иногда используют спаренные детекторы, позволяющие одновременно сканировать два среза тела человека. В КТ системе IMANRON тяжелую вращающуюся конструкцию «РПУ- излучатель» заменили управляемым сканирующим лучом. который «бомбардирует» круговой анод вокруг тела пациента.

Схема КТ IMATRON (И- излучатель; КО и КФ- катушки отклонения и фокусирующая; КДт- кольцевые детекторы; А- анод; СП- стол пациента)

Отраженный от анода (А) луч, вращаясь, проходит через тело пациента и попадает на кольцевые детекторы, с которых сигналы усиливаются и передаются в вычислительный блок для реконструкции изображений. Для размещения большого количества детекторов в малых объемах разработана специальная технология, упаковывающая множество герметичных цилиндрических ионизационных камер с ксеноном в конструкции дуговой конфигурации.